Jednou z největších výzev práce a života ve vesmíru je nebezpečí, které představuje záření. Kromě slunečních a kosmických paprsků, které jsou nebezpečné pro zdraví astronautů, existuje i ionizující záření, které ohrožuje jejich elektronická zařízení. To vyžaduje, aby všechny kosmické lodě, satelity a kosmické stanice, které jsou posílány na oběžné dráhy, byly stíněny materiály, které jsou často dost těžké a / nebo drahé.
Při hledání alternativ přišel tým inženýrů s novou technikou pro výrobu radiačního stínění, která je lehká a nákladově efektivnější než stávající metody. Tajnou přísadou podle jejich nedávno publikovaného výzkumu jsou oxidy kovů (aka. Rez). Tato nová metoda by mohla mít četné aplikace a vést k významnému poklesu nákladů spojených s vypouštěním vesmíru a vesmírným letem.
Studie výzkumného týmu se objevila online a bude zahrnuta do čísla vědeckého časopisu z června 2020 Radiační fyzika a chemie. Studii provedli Michael DeVanzo, vedoucí systémový inženýr na Lockheed Martin Space, a Robert B.Hayes, docent jaderného inženýrství na Severní Karolíně státní univerzitě.
Jednoduše řečeno, ionizující záření ukládá energii na atomy a molekuly, se kterými interaguje, což způsobuje ztrátu elektronů a produkci iontů. Na Zemi tento typ záření není problém, díky ochrannému magnetickému poli Země a husté atmosféře. Ve vesmíru je však ionizující záření velmi běžné a pochází ze tří zdrojů - galaktických kosmických paprsků (GCR), částic slunečního erupce a pásů záření Země (aka. Van Allen Belts).
V zájmu ochrany před tímto typem záření budou kosmické agentury a komerční letecký průmysl obvykle v kovových skříních citlivé elektroniky. Zatímco kovy jako olovo nebo ochuzený uran poskytují nejvyšší ochranu, tento druh stínění by přidal značné množství váhy kosmické lodi.
Proto jsou hliníkové krabice preferovány, protože se předpokládá, že poskytují nejlepší kompromis mezi hmotností štítu a ochranou, kterou poskytne. Jak vysvětlil Prof. Hayes, on a DeVanzo se snažili prozkoumat materiály, které by mohly poskytnout lepší ochranu a dále snížit celkovou hmotnost kosmické lodi:
„Náš přístup lze použít k udržení stejné úrovně radiačního stínění a ke snížení hmotnosti o 30% nebo více, nebo můžete zachovat stejnou hmotnost a zlepšit stínění o 30% nebo více - ve srovnání s nejčastěji používanými technikami stínění. V obou případech náš přístup snižuje objem prostoru zabíraného stíněním. “
Technika, kterou on a DeVanzo vyvinuli, se spoléhá na smíchání práškového oxidovaného kovu (rez) do polymeru a jeho začlenění do běžného povlaku, který se potom aplikuje na elektroniku. Oxidy kovů nabízejí ve srovnání s kovovými prášky méně stínění, ale jsou také méně toxické a nepředstavují stejné elektromagnetické problémy, které by mohly rušit elektroniku kosmické lodi. Jak DeVanzo vysvětlil:
„Výpočty transportu záření ukazují, že zahrnutí prášku oxidu kovu poskytuje stínění srovnatelné s běžným štítem. Při nízkých energiích práškový oxid kovu redukuje gama záření do elektroniky faktorem 300 a poškození neutronového záření o 225%. “
"Zároveň je povlak méně objemný než stínící box," dodal Hayes. „A ve výpočtových simulacích nejhorší výkon oxidového povlaku absorboval o 30% více záření než konvenční štít stejné hmotnosti. Kromě toho je částice oxidu mnohem levnější než stejné množství čistého kovu. “
Kromě snížení hmotnosti a nákladů na kosmickou elektroniku by tato nová metoda mohla potenciálně snížit potřebu konvenčního stínění vesmírných misí. Pokud jde o budoucnost, DeVanzo a Hayes budou i nadále dolaďovat a testovat svou techniku stínění pro různé aplikace a hledají průmyslové partnery, aby jim pomohli vyvinout technologii pro průmyslové použití.
